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    50.1    50.1      5     0  .     V     I     B     R     A     C     I     O     N     E     S VIBRACIONES  RIESGOSGENERALES Directordelcapítulo  MichaelJ. Griffin 50 Sumario SUMARIO Vibraciones  MichaelJ. Griffin ....................................50.2Vibracionesdecuerpocompleto HelmutSeidelyMichaelJ. Griffin  .........................50.3Vibracionestransmitidasalasmanos  MassimoBovenzi  ....................................50.8Mareoinducidoporelmovimiento  AlanJ. Benson  ....................................50.14  ã V IBRACIONES VIBRACIONES  Michael J. Griffin Lavibraciónesunmovimientooscilatorio. Estecapítuloresumelasrespuestashumanasalasvibracionesdecuerpocompleto,lastransmitidasalasmanosylascausasdel mareo, incluidopor elmovimiento. Lasvibracionesdel cuerpocompleto ocurrencuandoel cuerpoestáapoyadoenunasuperficievibrante(porejemplo,cuandoseestásentadoenunasientoquevibra,depiesobreunsuelovibranteorecostado sobre una superficie vibrante). Las vibraciones decuerpocompletosepresentanentodaslasformasdetransporteycuandosetrabajacercademaquinariaindustrial. Las vibraciones transmitidas a las manos  son lasvibracionesqueentran en el cuerpo atravésdelasmanos. Están causadaspordistintosprocesosdelaindustria, laagricultura, lamineríaylaconstrucción, en losqueseagarran o empujan herramientasopiezasvibrantesconlasmanosolosdedos. Laexposiciónalasvibraciones transmitidas a las manos puede provocar diversostrastornos. El mareo inducidopor el movimientopuedeser producidoporoscilacionesdel cuerpo debajasfrecuencias, por algunostiposderotacióndelcuerpoyporelmovimientodeseñalesluminosasconrespectoalcuerpo. Magnitud Losdesplazamientososcilatoriosdeunobjetoimplican,alternati-vamente,unavelocidadenunadirecciónydespuésunavelocidaden dirección opuesta. Estecambio develocidad significaqueelobjeto experimenta una aceleración constante, primero en unadirección y despuésen dirección opuesta. La magnitud deunavibración puedecuantificarseen función desu desplazamiento,suvelocidadosuaceleración. A efectosprácticos, laaceleraciónsuelemedirseconacelerómetros. Launidaddeaceleracióneselmetroporsegundoalcuadrado(m/s 2 ).Laaceleracióndebidaalagravedadterrestrees,aproximadamente,de9,81m/s 2 .La magnitud de una oscilación puede expresarse como ladistanciaentrelosextremosalcanzadosporelmovimiento(valorpico-pico)ocomoladistanciadesdealgúnpuntocentralhastaladesviaciónmáxima(valor pico).Confrecuencia,lamagnituddelavibraciónseexpresacomoelvalorpromediodelaaceleracióndel movimiento oscilatorio, normalmente el valor cuadráticomedioovaloreficaz (m/s 2 r.m.s.). Paraunmovimiento deunasolafrecuencia(senoidal),elvaloreficazeselvalorpicodivididopor 2.Para un movimiento senoidal, la aceleración,  a  (en m/s 2 ),puede calcularse a partir de la frecuencia,  f   (en ciclos porsegundo),yeldesplazamiento, d  (enmetros): a= (  2 π   f) 2 d  Puedeusarseestaexpresión paraconvertir medidasdeacelera-ción en desplazamientos, pero solo tiene precisión cuando elmovimientoseproduceaunasolafrecuencia.A veces se utilizan escalas logarítmicas para cuantificarmagnitudesdevibraciónendecibelios.CuandoseutilizaelniveldereferenciadelaNormaInternacional 1683,el nivel deacele-ración,  L a , vienedado por laexpresión  L a  =20log 10 ( a / a 0 ), endonde a eslaaceleraciónmedida(enm/s 2 r.m.s.)y a 0 elniveldereferencia de 10 -6 m/s 2 . En algunos países se utilizan otrosnivelesdereferencia. Frecuencia Lafrecuenciadevibración,queseexpresaenciclospor segundo(hertzios, Hz), afecta a la extensión con que se transmiten lasvibracionesal cuerpo(p. ej., alasuperficiedeunasientooalaempuñadura de una herramienta vibrante), a la extensión conquesetransmitenatravésdel cuerpo(p.ej.,desdeel asientoalacabeza)y al efecto delasvibracionesen el cuerpo. Larelaciónentre el desplazamiento y la aceleración de un movimientodepende también de la frecuencia de oscilación: un desplaza-miento de un milímetro corresponde a una aceleración muypequeñaabajasfrecuencias,peroaunaaceleraciónmuygrandeafrecuenciasaltas;eldesplazamientodelavibraciónvisiblealojohumanonoproporcionaunabuenaindicacióndelaaceleracióndelasvibraciones.Losefectosdelasvibracionesdecuerpocompletosuelen sermáximos en el límite inferior del intervalo de frecuencias, de0,5 a 100 Hz. En el caso delasvibracionestransmitidasa lasmanos, las frecuencias del orden de 1.000 Hz o superiorespueden tener efectosperjudiciales. Lasfrecuenciasinferioresaunos0,5Hzpuedencausarmareoinducidoporelmovimiento.El contenidodefrecuenciadelavibraciónpuedeverseenlosespectros.Enmuchostiposdevibracionesdecuerpocompletoyde vibraciones transmitidas a las manos, los espectros soncomplejos, produciéndose algo de movimiento a todas lasfrecuencias.Sinembargo,suelehaberpicosalasfrecuenciasquesepresentanenlamayorpartedelasvibraciones.Dadoquelarespuestahumanaalasvibracionesvaríasegúnla frecuencia de vibración, esnecesario ponderar la vibraciónmedidaen función decuántavibración seproduceacadaunadelasfrecuencias. Lasponderacionesen frecuencia reflejan lamedidaenquelasvibracionescausanelefectoindeseadoacadafrecuencia.Esnecesariorealizarponderacionesparacadaejedevibración. Serequieren ponderacionesen frecuenciadiferentesparalasvibracionesdecuerpo completo, lasvibracionestrans-mitidasalasmanosyelmareoinducidoporelmovimiento. Dirección Lasvibracionespueden producirseen tresdireccioneslinealesytresrotacionales.Enelcasodepersonassentadas,losejeslinealesse designan como eje  x   (longitudinal), eje  y   (lateral) y eje  z  (vertical).Lasrotacionesalrededor delosejes  x  ,  y  y  z  sedesignancomor x (balanceo),r y (cabeceo)yr z (deriva),respectivamente.Lasvibracionessuelen medirseen la interfaseentreel cuerpo y lasvibraciones. Lossistemasprincipalesdecoordenadasparamedirlasvibracionesdecuerpocompletoylasvibracionestransmitidasa las manos se exponen en los dos artículos siguientes delcapítulo. Duración Larespuestahumanasalasvibracionesdependedeladuracióntotal delaexposiciónalasvibraciones.Si lascaracterísticasdelavibraciónnovaríanenel tiempo, el valor eficaz delavibraciónproporcionaunamedidaadecuadadesumagnitudpromedio.Entalcasouncronómetropuedesersuficienteparaevaluarladura-cióndelaexposición. Laintensidaddelamagnitudpromedioyladuracióntotalpuedenevaluarsesegúnlasnormasexpuestasenlossiguientesartículos.Si varían las características de la vibración, la vibraciónpromedio medida dependerá del período durante el que semida. Además, secreequela aceleración eficaz infravalora laintensidad de los movimientos que contienen choques o sonmarcadamenteintermitentes.Muchas exposiciones profesionales son intermitentes, tienenunamagnitud variableen cadamomento o contienen choquesesporádicos. La intensidad de tales movimientos complejospuedenacumularsedemaneraquedéunpesoapropiadoa,porejemplo, períodos cortos de vibración de alta magnitud yperíodoslargosdevibración debajamagnitud. Parael cálculodelasdosisseutilizandiferentesmétodos(véase“Vibracionesde 50.2   RIESGOSGENERALES  cuerpo completo”; “Vibraciones transmitidas a las manos”, y“Mareoinducidoporelmovimiento”enestecapítulo). ã V IBRACIONESDECUERPOCOMPLETO VIBRACIONESDECUERPO COMPLETO HelmutSeidel yMichael J. Griffin Exposiciónprofesional Las exposiciones profesionales a las vibraciones de cuerpocompletosedan, principalmente, enel transporte, perotambiénenalgunosprocesosindustriales.Eltransporteterrestre,marítimoyaéreopuedeproducir vibracionesquepuedencausar malestar,interferir con las actividades u ocasionar lesiones. En la Tabla 50.1 se ofrece una relación de algunos ambientes quepuedenentrañargranprobabilidadderiesgoparalasalud.La exposición más común a vibraciones y choques fuertessueledarseenvehículostodoterreno,incluyendomaquinariademovimiento de tierras, camiones industriales y tractoresagrícolas. Biodinámica Como todaslasestructurasmecánicas, el cuerpo humano tienefrecuenciasderesonanciaalasquepresentaunarespuestamecá-nica máxima. La explicación de las respuestas humanas a lasvibraciones no puede basarse exclusivamente en una solafrecuenciaderesonancia. Haymuchasresonanciasenel cuerpo,ylasfrecuenciasderesonanciavaríandeunaspersonasaotrasyenfuncióndelapostura.Paradescribirel modoenquelavibra-ción produce movimiento en el cuerpo suelen utilizarse dosrespuestasmecánicas: transmisibilidad  e impedancia .La transmisibilidad indica qué fracción de la vibración setransmite,porejemplo,desdeelasientoalacabeza.Latransmi-sibilidaddelcuerpodependeengranmedidadelafrecuenciadevibración, el ejedevibraciónylaposturadel cuerpo. Lavibra-ciónvertical deunasientocausavibracionesenvariosejesenlacabeza;enelcasodelmovimientoverticaldelacabeza,latrans-misibilidadsuelealcanzarsumáximovalorenelintervalode3a10Hz.La impedancia mecánica del cuerpo indica la fuerza queserequiere para que el cuerpo se mueva a cada frecuencia.Aunquela impedancia dependedela masa corporal, la impe-dancia vertical del cuerpo humano suele presentar resonanciaentornoalos5Hz.Laimpedanciamecánicadel cuerpo,inclu-yendoestaresonancia,incideconsiderablementeenlaformaenquesetransmitelavibraciónatravésdelosasientos. Efectosagudos  Malestar  El malestar causado por laaceleración delavibración dependede la frecuencia de vibración, la dirección de la vibración, elpuntodecontactoconel cuerpoyladuracióndelaexposiciónala vibración. En la vibración vertical de personas sentadas, elmalestar causadopor lavibraciónvertical acualquier frecuenciaaumenta en proporción a la magnitud de la vibración: si sereduceéstaalamitad,elmalestartenderáareducirsealamitad.Puede predecirse el malestar que producirá las vibracionesutilizandoponderacionesenfrecuenciaadecuadas(véaseabajo)y describirse mediante una escala semántica de malestar. Noexisten límitesprácticosen cuanto al malestar causado por lasvibraciones: el malestar tolerable varía de unos ambientes aotros.Las magnitudes tolerables de vibraciones en edificios estánpróximas a los umbrales de percepción de la vibración. Sesuponequelosefectosdelasvibracionesen edificiossobreloshumanosdependendelusodeledificio,ademásdelafrecuencia,dirección y duración de las vibraciones. Directrices para laevaluación de las vibraciones en edificios se dan en diversasnormas,talescomolaNormaBritánica6472(1992),quedefineun procedimiento para la evaluación de las vibraciones y loschoquesenlosedificios. Interferencia con la actividad  Lasvibracionespuedendeteriorar laadquisicióndeinformación(p. ej., por los ojos), la salida de información (p. ej., mediantemovimientosdelasmanosodelospies)olosprocesoscentralescomplejosquerelacionanlaentradaconlasalida(p.ej.,aprendi-zaje, memoria, toma dedecisiones). Losmayoresefectosdelasvibracionesdecuerpo completo seproducen en losprocesosdeentrada (principalmentela visión) y en losdesalida (principal-menteelcontrolcontinuodelasmanos).Los efectos de las vibraciones sobre la visión y el controlmanual estáncausadosprincipalmentepor el movimientodelapartedel cuerpo afectada (esdecir, el ojo o la mano). Dichosefectospueden aminorarsereduciendo latransmisión devibra-cionesal ojo o alamano, o haciendo quelatareaestémenossujeta a alteraciones (p. ej., aumentando el tamaño de unapantalla o reduciendo la sensibilidad de un mando). Confrecuencia, los efectos de las vibraciones sobre la visión y elcontrol manual pueden reducirseconsiderablementediseñandodenuevolatarea.Segúnparece, alastareascognitivassimples(p. ej., el tiempodereacciónsimple)nolesafectanlasvibraciones,adiferenciadeloqueocurreconloscambiosdeexcitaciónomotivaciónoconlosefectosdirectosenlosprocesosdeentradaysalidadeinfor-mación. Lomismopuedeocurrir con algunastareascognitivas   50.3    50.3 RIESGOSGENERALES      5     0  .     V     I     B     R     A     C     I     O     N     E     S Conducción de tractoresVehículos de combate blindados ( p. ej., tanques) y otros similaresOtros vehículos todoterreno:ã Maquinaria de movimiento de tierras: cargadoras, excavadoras, bulldozers,motoniveladoras, cucharas de arrastre, volquetes, rodillos compactadoresã Máquinas forestalesã Maquinaria de minas y canterasã Carretillas elevadorasConducción de algunos camiones ( articulados y no articulados)Conducción de algunos autobuses y tranvíasVuelo en algunos helicópteros y aeronaves de alas rígidasAlgunos trabajadores que utilizan maquinaria de fabricación de hormigónAlgunos conductores ferroviariosUso de algunas embarcaciones de alta velocidadConducción de algunos ciclomotoresConducción de algunos turismos y furgonetasAlgunas actividades deportivasAlgunos otros tipos de maquinaria industrial Fuente: Adaptado de Griffin 1 9 9 0 .  Tabla 50.1  ã  Actividadespara lasquepuedeserconvenientealertarsobrelosefectosdesfavorablesdela vibracióndecuerpo completo.  complejas. Sin embargo, laescasez ydiversidad delosestudiosexperimentales no excluye la posibilidad de efectos cognitivosrealesysignificativosdelasvibraciones.Lasvibracionespuedeninfluirenlafatiga,perohaypocaevidenciacientíficarelevanteyninguna que apoye la forma compleja del “límite de la capa-cidadreducidaporfatiga”propuestoenlaNormaInternacional2631(ISO 1974,1985). Alteracionesdelasfuncionesfisiológicas Lasalteracionesenlasfuncionesfisiológicasseproducencuandolos sujetos están expuestos a un ambiente de vibraciones decuerpocompletoencondicionesdelaboratorio. Lasalteracionestípicasde una “respuesta de sobresalto” (p. ej., aumento de lafrecuencia cardíaca) se normalizan rápidamente con la exposi-ción continuada, mientrasque otrasreaccionescontinúan o sedesarrollandemodogradual. El últimoaspectopuededependerdetodaslascaracterísticasdelasvibraciones,incluyendoeleje,lamagnitud de la aceleración y la clase de vibración (senoidal oaleatoria), así comodeotrasvariablestalescomoel ritmocirca-dianoylascaracterísticasdelossujetos(véaseHasan1970;Seidel1975;DupuisyZerlett1986). Confrecuencianoesposiblerela-cionar directamentelasalteracionesdelasfuncionesfisiológicasencondicionesdecampoconlasvibraciones,dadoqueéstasueleactuar conjuntamente con otrosfactoressignificativos, como laelevadatensiónmental,el ruidoylassustanciastóxicas.Lasalte-racionesfisiológicasson frecuentementemenossensiblesquelasreacciones psicológicas (p. ej., el malestar). Si todos los datosdisponibles sobre las alteraciones fisiológicas persistentes seresumen respecto a su primera aparición significativa, depen-diendodelamagnitudyfrecuenciadelasvibracionesdecuerpocompleto, hay un umbral con un límiteinferior en torno a unvaloreficazde0,7m/s 2 entre1y10Hz,queaumentahastaunvalor eficazde30m/s 2 a100Hz. Sehanrealizadonumerososestudioscon animales, pero su relevancia para loshumanosesdudosa.  Alteraciones neuromusculares Duranteelmovimientonaturalactivo,losmecanismosdecontrolmotor actúancomouncontrol deinformacióndeidaconstante-menteajustadopor laretroinformaciónadicional procedentedelossensoressituadosen losmúsculos, tendonesyarticulaciones.Las vibraciones de cuerpo completo producen un movimientoartificial pasivo del cuerpo humano, condición quedifiereesen-cialmentedelasvibracionesautoinducidasporlalocomoción.Laausencia de control de información durante las vibraciones decuerpocompletoeslaalteraciónmásclaradelafunciónfisioló-gicanormal del sistemaneuromuscular. Lagamadefrecuenciasmás amplia asociada con las vibraciones de cuerpo completo(entre0,5y100Hz), comparadaconladel movimientonatural(entre 2 y 8 Hz para losmovimientosvoluntarios, e inferior a4 Hz para la locomoción) esotra diferencia másque ayuda aexplicar lasreaccionesdelosmecanismosdecontrol neuromus-cularafrecuenciasmuybajasyaaltasfrecuencias.Lasvibracionesdecuerpo completo y la aceleración transi-toria determinan una actividad alternante relacionada con laaceleración en el electromiograma (EMG) de los músculossuperficiales de la espalda de personas sentadas que obliga amantener unacontraccióntónica. Sesuponequeestaactividadesdenaturalezarefleja.Normalmente,desapareceporcompletosi los sujetos sometidos a vibraciones permanecen sentados yrelajadosen posición encorvada. La temporización de la acti-vidadmusculardependedelafrecuenciaymagnituddelaacele-ración. Los datos electromiográficos sugieren que la columnapuedeversesometidaaunacargamayor debidoalareduccióndelaestabilizaciónmuscular delamismaafrecuenciasde6,5a8Hzydurantelafaseinicial aundesplazamientobruscohaciaarriba. A pesar de la débil actividad EMG causada por lasvibracionesdecuerpocompleto, lafatigadelosmúsculosdelaespaldadurantelaexposiciónalasvibracionespuedeser supe-rior a la que se observa en posturas sentadas normales sinvibracionesdecuerpocompleto.Losreflejosdelostendonespueden disminuir o desaparecertemporalmente durante la exposición a las vibraciones decuerpocompletoafrecuenciassuperioresa10Hz.Laspequeñasalteracionesdel control postural trasla exposición a lasvibra-cionesdecuerpocompletosonmuyvariables,ysusmecanismoseimportanciaprácticanosonbienconocidos.  Alteraciones cardiovasculares, respiratorias,endocrinas y metabólicas Se han comparado las alteraciones observadas que persistendurantelaexposición alasvibracionescon lasqueseproducendurante el trabajo físico moderado (es decir, aumentos de lafrecuencia cardíaca, presión arterial y consumo de oxígeno),incluso a una magnitud devibración cercana al límitedetole-ranciavoluntaria. El aumentodeventilaciónobedeceenparteaoscilacionesdel aireen el sistema respiratorio. Lasalteracionesrespiratorias y metabólicas pueden no corresponderse, lo queposiblemente sugiere una perturbación de los mecanismos decontrol delarespiración. Sehancomunicadodiversoshallazgos,en parte contradictorios, sobre alteraciones de las hormonasadrenocorticotrópicas(ACTH)ylascatecolaminas.  Alteraciones sensoriales y del sistemanerviosocentral Sehasostenidolaexistenciadealteracionesdelafunción vesti-bular debidasalasvibracionesdecuerpocompletosobrelabasedeunaafectacióndelaregulacióndelapostura, apesar dequeéstaescontroladaporunsistemamuycomplejodondelapertur-bación dela función vestibular puedeser compensada amplia-mente por otros mecanismos. Las alteraciones de la funciónvestibular parecen revestir mayor entidad en lasexposicionesafrecuencias muy bajas o próximas a la resonancia de cuerpocompleto. Se supone que una discordancia sensorial entre lainformaciónvestibular,visualypropioceptiva(estímulosrecibidosen el interior de los tejidos) es un mecanismo importante queexplica las respuestas fisiológicas a algunos entornos de movi-mientoartificial.Losexperimentosconexposicióncombinada, acortoplazoyprolongada, aruidoyvibracionesdecuerpocompleto, parecensugerir quelasvibracionestienen un pequeño efecto sinérgicosobre la audición. Como tendencia, se observaba que altasintensidadesdevibracionesdecuerpo completo a4o 5Hz seasociaban a mayores desplazamientos temporales del umbral(TTS)adicionales. Nohuboningunarelaciónevidenteentrelos TTSadicionalesyeltiempodeexposición.LosTTSadicionalesparecían aumentar al aplicar dosismayoresde vibracionesdecuerpocompleto.Las vibraciones verticales y horizontales impulsivas evocanpotenciales cerebrales. También se han detectado alteracionesde la función del sistema nervioso central humano al utilizarpotencialescerebralesevocadospor el sistemaauditivo(Seidel ycols. 1992). En los efectos influían otros factores ambientales(p. ej., el ruido), ladificultaddelatareayel estadointernodelsujeto(p.ej.,activación,gradodeatenciónhaciaelestímulo). Efectosalargoplazo Riesgopara la salud dela columna vertebral Losestudiosepidemiológicosindican con frecuencia queexisteun riesgo elevado para la salud en la columna vertebral delostrabajadores expuestos durante muchos años a intensas 50.4   RIESGOSGENERALES
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